万方数据
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无人机首推北京天宇创通
剪相切。与此同时，下分级板斜向下移动至最底部，从而使下分级板不能相对上分级板转动，将大果实出口通道掩盖，仅露出小果实出口。果实茎被剪切后，果实自然落入小果实出口，若为小果实，则将直接落人小果实接收网框；若为大果实，则将搁在小果实出口上，待操纵把松手后，在复位弹簧的牵引下，活动爪将恢复原位。同时，上、下分级板也将提升，此时下分级板能够相对上分级板转动，大果实将在重力分力的作用下推动下分级板，向大果实出口自然滚动，最终进入大果实接收网框，从而完成了果实采摘分级的自动作业过程。图５即为该方案的实物照片。图５实物图片
Ｆｉｇ．５Ｔｈｅｐｉｃｔｕｒｅｉｎｋｉｎｄ
３主要功能与特点
１）保障人身安全：地面操纵，无需上树，体现人文关怀。
２）绿环保：果树及枝条不再因受人为载荷而频繁损伤，环保意义深远。
３）适用性广：不但可适用苹果、梨、桃子、柿子等多种果实的采摘，还可用于修剪果树枝条。
４）经济卫生：果实不再与人手直接接触，果农可以少打矮壮素等农药，减少投入和污染，人们可以品尝到更新鲜卫生的水果。√，５）可采摘到高处人手采不到的高品质果实，减少浪费。
６）采用锯齿剪，定位进度高，不会对果实造成物理损伤。
７）能够进行自动分级采摘，避免了二次分拣，既高效又卫生。
８）果实大小界限、采摘高度范围均可调节，作业半径大。
９）结构轻巧，操作灵便，采摘与分级一气呵成。
参考文献：
［１］申永胜．机械原理［Ｍ］。北京：清华大学出版社，２００４．［２］罗绍新．机械创新设计［Ｍ］．北京：机械工业出版社．２００３．［３］张春林．机械创新设计［Ｍ】．北京：机械工业出版社，１９９９．［４］王成焘．现代机械设计一思想与方法［Ｍ】．上海：上海科技文献出版社．１９９９．
［５】赵卫军．机械原理［Ｍ］．西安：西安交通大学出版社，２００３．［６］龚振邦．机器人机械设计［Ｍ］．北京：电子工业出版社，１９９５． ［７］王三民．机械原理与设计［Ｍ］．北京：机械工业出版社，２００４．
ＴｈｅＭａｎｉｐｕｌａｔｏｒＩｎｎｏｖａｔｉｏｎＤｅｓｉｇｎｆｏｒＰｉｃｋｉｎｇＦｒｕｉｔ
ＪｉｎＸｕｘｉｎｇ
（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＷｕｘｉＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｘｉ２１４１２１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒｏｆｐｉｃｋｉｎｇｆｒｕｉｔｉｓｏｎｅｋｉｎｄｏｆｎ洲ａｎｄｐｒａｃｔｉｃａｌｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒｔｏｈｅｌｐｔｈｅｐｅｏｐｌｅｐｉｃｋｔｈｅｆｒｕｉｔｉｎｈｉｇｈｐｌａｃｅ．Ｉｔ§ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓｄｅｘｔｅｒｏｕｓ。ｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｉｓａｇｉｌｅ；Ｉｔｃａｎｐｒｅｃｉｓｅｌｙｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎｆｏｒｕｓｉｎｇｔｈｅｔｏｏｔｈｃｕｔ；ｃ锄ａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙｄｉｖｉｄｅｔｈｅｆｒｕｉｔｒａｎｋａｖｏｉｄｉｎｇｔｈｅｍａｎｕａｌｓｏｒｔ；Ｍｏｒｅｏｖｅ
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Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｆｒｕｉｔ；ｐｉｃｋｉｎｇｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒ；ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎ
·１４１·
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作者：金旭星， Jin Xuxing
作者单位：无锡职业技术学院，机械系，江苏，无锡,214121
刊名：
农机化研究
英文刊名：JOURNAL OF AGRICULTURAL MECHANIZATION RESEARCH
年，卷(期)：2009，31(7)
被引用次数：1次
1.罗绍新机械创新设计 2003
2.申永胜机械原理 2004
3.王三民机械原理与设计 2004
4.龚振邦机器人机械设计 1995
5.赵卫军机械原理 2003
6.王成焘现代机械设计-思想与方法 1999
7.张春林机械创新设计 1999
1.学位论文边源番茄采摘机械手的研究与设计2009
农业机器人作为机器人的一种类型，是精准农业、微电子、计算机和自动控制等技术在农业生产中应用的集中体现，是农业生产过程自动化、智能化的重要标志。<br>
果实收获是农业生产过程的重要环节，为提高劳动生产率和作业质量，降低劳动强度，改善工作环境，实现收获作业机械化、自动化和智能化，基于果实生物学特性与栽培方式的收获机械人得到了发
展。目前，日本、美国、荷兰等国家已研制了多种收获机器人，主要用于收获番茄、黄瓜、葡萄、西瓜、节果、柑橘等蔬菜和水果。<br>
本文首先根据番茄生物学特性、栽培方式及番茄收获机器人机构型综合原则，确定了番茄收获机器人是7DOF自由度的番茄采摘机械手，并根据实际工作方式确定了机械手的结构，设计了传动机构、机械手臂、末端执行器、手腕与基座的外形及尺寸。在选择驱动装置时对几种驱动方式做了详细比较最终确定为电机驱动；手臂部分采用内骨架式设计，减轻了手臂重量；手腕部分设计了螺旋传动式平行央持器，并添加吸盘，使其具有良好的夹持性能。本课题理论研究与实际参数有机结合，研究结果亦可应用于其它果实的采摘。
2.期刊论文罗小勇.宁志超.LUO Xiao-yong.NING Zhi-chao六自由度果实采摘机械手控制系统的设计-信息技术2011(2)
主要介绍了基于AVR系列单片机-ATmega16的六自由度果实采摘机器手控制器以及机械手整体结构的设计.机械系统的设计采用模块化的设计方案，从而将功能分解, 降低模块之间的耦合性.硬件系统主要是由6路伺服电机、金属支架组件以及控制器构成；控制器分别从硬件和软件两方面进行设计，并通过实验验证了六自由度果实采摘机械手控制系统的可行性.
3.期刊论文梁喜凤.苗香雯.崔绍荣.王永维果实采摘机械手机构设计与工作性能分析-农机化研究2004(2)
采摘机器人是农业机器人的一种类型，在农业生产中具有广阔的应用前景.为此，从型综合和尺寸综合两方面介绍了果实采摘机器人机械手的机构设计，并分析了机械手机构的工作空间、可操作度、避障能力、冗余空间和姿态多样性等工作性能指标以及各指标的计算方法，为果实采摘机械手的机构设计与工作性能评价提供了理论依据.
4.学位论文宁志超基于ATmega16的六自由度果实采摘机械手控制系统的设计2010
电压比较器电路5.学位论文张向珂采摘机械手障碍信息探测及避障技术研究2010
随着农业生产的飞速发展和农业劳动力成本的迅速上升，农业劳动力的匮乏将成为许多发达国家和发展中国家共同面对的问题。目前机器人技术在农业上应用研究越来越成为热门课题，与工业机器人特定的工作环境不同，农业机器人主要在自然场景下工作，要面对更为复杂多变的情况，有更多的问题需要解决。<br>
本研究作为果实采摘机器人研究的一部分，研究自然场景下障碍物(树枝)的探测方法及避障技术，为未来开发收获机器人采摘果实进行前期的准备工作，这部分相关的研究也是水果收获机器人实用化的关键。<br>
本研究的主要内容和方法如下：<br>
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1、超声波传感器测距系统<br>
为解决传感器信息不确定问题，自行研究设计了超声波传感器测距系统。本文利用8位单片机STC12LE4052作为传感器的控制、数据采集及处理单元，设计了超声波测距系统的硬件电路，编写了测距系统的程序，并进行了测距实验，实验结果表明，该超声波传感器测距系统具有体积小，集成度高，测量误差小，精度高等优点，适宜作为采摘机械手障碍距离的探测。<br>
2、障碍物探测<br>
为保持算法的可执行性，障碍物检测采用对图像2R-G-B和2G-R-B差分量值进行迭代，并结合图像灰度阈值法快速有效地分割出图像树枝区域，通过图像二值化、形态学运算、区域标记、空洞填充提取出图像树枝区域；通过区域细线化提取树枝骨架，并进行骨架修剪、恢复遮挡骨架等处理；然后出骨架中端点、分支点等特征点并记录它们的连接关系；最后通过对视觉传感器和超声波测距传感器信息的融合恢复障碍物的三维信息。试验表明障碍物的正确识别率为67.3％，当障碍物实际距离大于1.5m时，识别误差增大。<br>
3、避障技术研究<br>
在获取障碍物三维信息的基础上，重建虚拟采摘场景。在此基础上采用SBL-PRM算法进行了避障技术
研究。分析了避障规划的各参数对规划成功率及规划时间的影响。当S=3000，ρ=0.6，ε=0.03，N=10时，规划采摘无遮挡柑橘的时间低于1ms，规划采摘被遮挡柑橘的时间约为60ms，结果表明，利用SBL-PRM算法可以满足动态非结构化环境下避障路径规划的实时性和安全性要求，具有较高的实用价值。<br>
本文的研究内容对我国开展农业机器人视觉识别技术领域的研究具有参考价值，为进一步的研究打下了基础，对提高我国农业的国际竞争力有重要的经
济意义。
6.期刊论文宁志超.崔天时.李广军.Ning Zhichao.Cui Tianshi.Li Guangjun六自由度果实采摘机械手及其控制
系统的设计-农机化研究2010,32(9)
目前我国农业机械化水平相对于欧美的一些发达国家很低，因此加快我国的农业机械化进程，是实现我国农业现代化的必由之路.基于ATmega16的六自由度果实采摘机械手就是提高我国农机化进程一项有力措施.为此，主要介绍了基于AVR系列单片机-ATmega16L的控制器的设计，以及机械手整体结构的组成设计.机械系统的设计采用模块化的设计方案，即将功能分解, 降低模块之间的耦合性.硬件系统
主要由6路伺服电机、金属支架组件以及控制器构成；控制器分别从硬件和软件两方面进行设计，并通过实验验证了六自由度采摘机械手的可行性.
7.学位论文张江州荔枝采摘机械手机器视觉部分的关键技术研究2009
在水果收获时，采摘是最为繁琐和劳动量最大、耗时最长的日常作业。由于采摘作业的复杂性，采摘自动化在国内外都是一项比较新颖又具有挑战性的课题。目前国内水果采摘作业基本都是靠人工完成，但人工采摘方式的成本高、劳动强度大、易损伤果实表面等。研究开发具有识别能力、视觉功能的智能化水果收获机器人，对于减少劳动力的投入，提高农业生产力，保证水果质量，促进水果业的稳定发展有极大的应用价值与现实意义。随着我国信息化的发展，农业机械也正在向智能化方向转变，这给农业机器人的研究提供了广阔的空间。本文对荔枝收获机械手视觉系统的目标定位技术进行了研究，并用CVI开发环境进行编程。
论文构建了收获机器人双目视觉的硬件系统。首先，本文采用一种内外参数分离的标定方法。内参数标定采用张氏平面标定法，在标定进程中，以标定平面模板平移的方式，适当提取标定模板中的特征点，通过实验和计算获得较精确的摄像机内参数模型；外参数标定是合理选取参考坐标系，通过实验分析求取两摄像头的外参数模型。其次，在对荔枝图像进行分析的基础上，采用基于RGB颜模型来实验彩图像的分割，对比各种组合算子的分割效果，提出以R—G算子分割荔枝原始图像。在对荔枝
目标区域的分割后，进行二值化及形状学处理，提取目标区域的面积及形状特征，提出使用面积的平行最小外接矩形的中心点近似模拟荔枝目标区域的形心点或重心点。在提取面积及形状特征后，实现共轭图像中目标区域的匹配。接着，运用三角测量原理对共轭图像中的对应的荔枝形心进行三维坐标计算，并将计算的三维坐标和实际测量的三维坐标相比较，在误差分析的基础上建立网络模型和训练系统来修正误差。
实验结果表明当两个摄像头都可以拍摄到荔枝的相对完整的轮廓时，利用本研究提取的特征提取及共轭图像的匹配方法，进行双目立体视觉定位
，其误差可以控制在10mm内，能够满足机器人采摘果实所需的精度要求。
8.期刊论文刘淑珍.张玉宝.Liu Shuzhen.Zhang Yubao杨梅采摘机械手研究展望-农机化研究2009,31(12)
介绍了杨梅果实收获存在挂果密集、分批采摘和成熟期短等特点，以及人工采摘杨梅存在效率低和质量下降等缺陷，分析了国内外果蔬收获机械研究现状，发现对于挂果密集与果面易损伤的杨梅缺乏研究.研究杨梅采摘机械手，对提高生产效率、提升杨梅品牌地位和在国内外市场的竞争力、增加我国外汇收入、提高果农收入具有重大的现实经济意义.
9.学位论文戈志勇番茄采摘机械手运动学仿真与避障算法研究2007
水果和蔬菜是人类生活中必不可少的食物，种植面积和产量逐年提高。研究开发适合目前农业生产实际的果蔬采摘机器人，不仅可以很大程度减轻劳动强度、提高生产效率，而且具有广阔的应用前景。在国外，这项工作已经进行了很多年，并取得了一定的研究成果；而在国内，这个领域的应用研究还相对滞后，离实际应用还有很大距离。本文以番茄采摘机械手从初始位置移动到目标番茄位置为考察对象，充分考虑采摘作业空间中障碍物的种类及属性，结合MOTOMAN-SV3X采摘机器人机械手本体特点，实现了番茄采摘机械手的基于局部采摘空间模型的避障路径规划。
本文主要完成的工作：机械手的运动学是避障路径规划研究的基础，本文首先建立了MOTOMAN-SV3X的运动学模型，并在MATLAB/robotics toolbox平台下，对MOTOMAN-SV3X的运动学进行了仿真研究。针对工作空间中可能存在的障碍物及形状进行了分类及抽象，确定了关节空间(C-空间)为规划空间
，并利用边界特征对机械手各关节和连杆与工作空间(W-空间)中的障碍物可能的碰撞方向和位置作了几何分析。结合采摘机器人机械手本体特点和几何分析的结果，提出了一种番茄生长环境中的障碍物均可由一个点或两个，最多三个点的临界碰撞角表示的W-空间到C-空间转换的计算方法。通过这种计算方法建立的C-空间障碍，可以把复杂的空间环境信息快速转换为简单的二维平面信息。最后利用人工智能中重要搜索算法-A*算法，在C-空间(二维平面信息)中实现了基于局部环境模型的番茄采摘机械手的避障路径规划。计算机仿真实验和实物实验均表明，采用避障路径规划算法最终生成的运动轨迹
去实现机械手的采摘动作，机械手关节连杆在采摘过程中能够顺利避开障碍物。
u型卡环本文的研究是假定果实和障碍物的识别和定位等信息均以确定的情况下，将机器人技术与人工智能技术应用于农业工程领域，目的在于提高农业机器人采摘番茄的效率和成功率，为以后在硬件上实现番茄采摘机器人机械手的实时路径规划系统打下基础。
10.期刊论文鲍官军.高峰.荀一.都明宇.杨庆华.Bao Guanjun.Gao Feng.Xun Yi.Du Mingyu.Yang Qinghua气动柔
胃电图仪性末端执行器设计及其抓持模型研究-农业工程学报2009,25(10)
针对目前刚性结构的农业果实采摘机械手柔顺性不足而易损伤抓取目标的缺点，设计了一种柔性末端执行器结构.该末端执行器由3个气动柔性弯曲关节作为手指部分、1个气动柔性扭转关节作为腕部，给出了手指部分和腕部的数学模型.分析了该末端执行器抓取圆柱形目标时的夹持模式和抓取球形目标时的抓握模式.仿真分析并试验研究了抓取目标物体重力和半径变化对末端执行器内腔压力的影响.结果表明建立的抓持模型能够反映该末端执行器的基本特性，研制的柔性末端执行器能够应用于农业果实的采摘作业.
1.代明.肖华.叶超硅钢片检验流水线输送机械手的设计及应用[期刊论文]-组合机床与自动化加工技术 2010(2)
本文链接：/Periodical_njhyj200907040.aspx农药渗透剂
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